变压吸附制氧过程传质特性数值分析

研究了变压吸附制氧过程中吸附时间对制氧性能的影响,提出了利用浓度波传递模型分析变压吸附制氧过程传质特性、计算最佳吸附时间的方法。结果表明,吸附过程中吸附床内氮气浓度波形状随着时间和轴向位置而变化,理想传热传质条件下,氮气浓度波传递速度比实际吸附过程浓度波传递速度快,实际过程中由于传质和传热阻力,浓度波传递速度减少26%。基于浓度波传递模型计算的最佳吸附时间与实验值误差在0.5 s以内。

以太阳能为高温热源的LNG卫星站冷能发电系统

如何高效合理利用LNG所携带的冷能一直是人们关注的话题。为此,对LNG卫星站中LNG冷能利用方式及工艺流程进行了研究。以山东淄博LNG卫星站为例,建立了一种以太阳能加热的水为高温热源,LNG储罐输出的LNG液态工质为低温热源的热力循环发电系统。设计了该系统的工艺参数,计算了该系统日均净发电量和能量利用效率,分析了该系统的经济性和环保效益。结果表明:在日供气量为12×104 m3的山东淄博LNG卫星站中建立该热力循环系统,能量利用效率可超过30%且符合工程实际,年可发电27×104 kW.h,每年带来约30万元的经济效益;同时,还可以节约气化LNG所需的燃料费用6～8万元/a,减少因燃烧煤炭和天然气而带来的400～1 000kg/a的SO2排放量和56～146t/a的CO2排放量,实现了节能、环保、增效三赢。

保温层失效对裸露输油管道安全停输时间的影响

针对裸露输油管道保温层失效,安全停输时间难以控制的问题,结合有限容积法,建立了裸露输油管道二维、非稳态传热模型。该模型考虑了凝固潜热的影响,对比分析了保温层失效前后稠油温降规律。在此基础上,运用SPSS18.0软件,拟合了停输时间与热油的平均温度的关系曲线,最终确定了保温层失效前后的安全停输时间。研究结果表明,保温层失效前,管内稠油温降速率较低,靠近管壁及蜡层附近相对较大,安全停输时间为227 h;保温层失效后,靠近中心处稠油温降速率相对较小,靠近管壁及蜡层附近温降速率大大增加,散热损失增大,安全停输时间降低至82 h。

超临界CO_(2)压力与温度对甲苯在活性炭中脱附的影响

研究了超临界二氧化碳(SC-CO_(2))压力与温度对甲苯在活性炭中脱附效果的影响,并进行了机理分析。实验结果表明:甲苯脱附率随SC-CO_(2)压力增加而增加;温度对脱附率的影响与压力有关,当SC-CO_(2)压力较低时,脱附率随温度升高而降低;当压力较高时,脱附率随温度升高先增加后减小。机理分析表明,压力对甲苯脱附率的影响由密度效应控制,而温度对甲苯脱附率的影响由密度效应与扩散效应共同控制,当SC-CO_(2)压力较低时,密度效应占优势;当SC-CO_(2)压力较高时,扩散效应占优势。

原油含水率测量技术现状与发展

原油含水率是原油的一项重要指标,目前对于原油含水率的测量方法有很多。主要介绍国内外原油含水率测量的主要方法,测量原理,适用环境,各自的优缺点,方法的改进措施,以及原油含水率测量的发展趋势,为含水率测量方法的选择提供参考。

顺序输送粘度差对混油量影响分析

针对两种不同粘度的后行柴油分别与同一种前行汽油顺序输送时存在的混油问题,借助CFD模拟仿真软件,建立了三维流动传质耦合模型。模拟计算结果表明,前行油品与后行油品的粘度差对顺序输送时的沿程混油量有显著影响。由横向混油截面的变化情况来看,混油初期后行柴油以弓形前锋曲面嵌入到前行油品中,运行30s其前锋曲面逐渐变尖且以锥形曲面向前行油品逐渐延伸;从纵向混油截面的变化情况来看,截面柴油以楔形前锋曲面从管道下部嵌入前行油品中;管道侧面、顶面和底面边界层区域的混油量均随粘度差的增大而减小,且底面边界层区域的混油量最大。

庆俄原油顺序输送混油优化研究

对大庆原油和俄罗斯原油顺序输送时,因大庆原油粘度较高,所以顺序输送时对混油量的影响较大,基于顺序输送混油机理,建立了顺序输送混油控制方程,借助CFD软件采用有限体积法,对不同流速的顺序输送过程进行了数值计算,分析了在不同流态下大庆原油的粘度越低混油量越小的原因。同时,提出了如下建议:在混油交界面处,往大庆原油中加入适量的降粘剂或掺入适量的柴油降低其粘度,以减少顺序输送过程中大庆原油和俄罗斯原油的混油量。

油田注汽锅炉过热爆管故障智能诊断方法

本文分析了国内注汽锅炉故障诊断方法,在利用小波变换分析注汽锅炉蒸汽干度的基础上,将径向基神经网络专家系统应用于注汽锅炉过热爆管的故障诊断。文章介绍了诊断系统的结构、学习算法和诊断步骤,提出了一种油田注汽锅炉的智能故障诊断方法。仿真结果证明了该方法的准确率与可靠性。

超稠油埋地热输管道保温失效的数值模拟

针对超稠油埋地管道高温输送的特点,建立了热输管道的稳态传热模型,考虑了自然对流换热对温度场分布的影响,利用CFD软件对管道保温失效前后的温度场进行了数值模拟并进行了对比分析,进而为管道安全检测提供一定的理论指导。

热油泄漏对土壤温度场影响的模拟分析

借助CFD(Computational Fluid Dynamics)软件建立土壤多孔介质中流固耦合的相变数学模型,对埋地管道上部泄漏热油在冬夏季不同土壤中渗透扩散时,大地温度场的变化进行模拟分析。模拟结果表明:泄漏前,热油管道冬夏季长期运行所形成的径向稳态温度场等温线分布呈近似的对称状态;泄漏发生后,热油凝点以上的液相热影响区域冬夏季等温线分布相似,均是以扇形区域逐步向四周扩张,固液两相区外围的热影响区冬季冻土中的温度梯度大于夏季泄漏工况;热油在冬季冻土中的扩散速率比夏季低约3%。

泄漏油品在雨水作用下渗透范围模拟计算

对埋地管道下部泄漏油品在雨前、雨中和雨后的不同水分分布土壤中油品渗透扩散进行模拟分析,借助CFD软件建立土壤多孔介质中油水两相流动的三维流动传质耦合模型。模拟计算结果表明:油品在地下渗透扩散范围受水分分布影响明显,泄漏油品在下雨前的土壤中地下扩散区域以不倒翁状向四周渗透;雨中泄漏油品受雨水冲带后在地下四处流窜并以极不规则形状区域向四周扩散;雨后泄漏油品以烧瓶状区域向四周扩散。在雨前、雨中和雨后三种工况下,扩散速率稳定后,雨后的泄漏范围及地表扩散面积均是最小;雨中油品泄漏范围最大且增长速率比雨前高约3%;雨前油品地表扩散范围最大且增长速率比雨中高约2%。

油品输送顺序对沿程混油量的影响

对顺序输送汽油前行柴油后行和柴油前行汽油后行的切换输送过程进行模拟分析,借助CFD仿真软件建立油品交替输送的三维流动传质耦合模型。模拟结果表明:2种输送工况的横向混油截面变化趋势均是以初期的弓形前锋曲面和随后逐渐变尖的锥形曲面向前行油品延伸;汽油前行的纵向混油截面变化,后行柴油是以逐渐变尖的楔形前锋曲面从管道底部嵌入汽油;柴油前行的纵向混油截面变化,后行汽油是以逐渐变尖的楔形前锋曲面从管道顶部嵌入柴油;黏度大的作为前行油品,边界层区域雷诺数小,管壁附近形成的混油层厚,侧面、顶面和底面边界层区域的混油量均是前行柴油后行汽油的输送方式混油量较大。

内浮顶罐组油气泄漏扩散叠加效应的数值模拟与风洞实验研究

内浮顶罐的油气泄漏会给油罐区的安全和环境带来潜在的危害。基于CFD及其Realizable k-ε湍流模型,建立了内浮顶罐的风场和油气浓度场数值模拟方法,并通过风洞实验验证其可行性。之后,重点讨论单罐、双罐、四罐情况下的流场与浓度场分布。结果显示:紧贴浮盘边圈缝隙泄漏上方的油气浓度最高,容易产生火灾等危险;罐组之间存在相互影响作用,由于前方罐的阻挡作用,后方的罐内风速较小,容易产生油气叠加,导致油气浓度高于前方罐,更容易达到爆炸极限。无论从安全、环保还是人员健康方面,都应采取相应措施及时监控。

超临界CO2法再生油气回收用活性炭机理研究进展

储油罐中的原油及汽油等轻质油品在储存或运输过程中,部分轻组分蒸发产生多种对大气有毒、有害的挥发性有机物(VOCs)。在油气回收的终端环节,常采用活性炭对VOCs进行充分吸附达标后排放至大气。对吸附VOCs饱和的活性炭进行脱附再生,既可延长活性炭使用寿命,又可减少固体废弃物处理量。超临界CO2再生活性炭方法较好地克服了传统的热再生法固有的缺陷,被认为是目前有前途的再生活性炭方法。本文详细阐述了超临界CO2再生活性炭的机理研究现状,总结了机理研究的关键点及存在的问题,指出了VOCs在超临界CO2作用下脱附的微观机理及脱附后的VOCs在活性炭中相关传质系数的计算模型为今后机理研究的关键突破口,为超临界CO2再生活性炭基础理论的进一步完善指明了研究方向。

预测水驱油藏中油、水流动问题的快速方法

以最佳正交分解（POD）技术为基础提出了一种快速预测油藏中油、水流动问题的方法．采用POD技术建立了水驱油藏中油、水两相流动的低阶模型．通过油藏数值模拟方法获得二维水驱油藏模型在时间0～500d内的压力和含水饱和度的100个样本，并从样本中提取出一组压力和含水饱和度的POD基函数．当注采参数不断变化后，采用已求得的POD基函数结合低阶模刑对新的物理场进行预测．研究结果表明：POD方法能够快速、准确地预测出水驱油藏的压力和含水饱和度场，文中算例给出压力和含水饱和度场的预测误差分别不超过1．2％与1．5％，且计算速度比直接进行油藏数值模拟快50倍以上．

超临界CO_(2)作用下甲苯在活性炭中的脱附机理

对吸附挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)饱和的活性炭进行脱附再生,既可延长活性炭使用寿命,又可减少固体废弃物处理量。超临界CO_(2)脱附活性炭能够较好地克服传统的热处理法固有的缺陷,被认为是目前较有前途的方法,但脱附机理尚不明确。本文采用分子动力学模拟为研究手段,以甲苯的脱附过程为研究对象,研究了在活性炭纳米孔隙中超临界CO_(2)分子的扩散、CO_(2)分子与甲苯分子的相互作用、脱附后的甲苯分子在CO_(2)相中的扩散等行为,从分子层面揭示了超临界CO_(2)分子的强扩散性、CO_(2)分子与甲苯分子之间作用能的大小以及CO_(2)大幅度地改善甲苯的流动性在微观脱附机理中起决定性作用。

重力势能对注汽井热力计算的影响

根据能量守恒建立了注汽井热力计算的数学模型,分析了能量方程中重力势能项的作用,指出了以往计算模型的不足。根据模型编制了蒸汽参数计算程序并与4参数测试结果进行了对比,结果表明二者吻合得较好。在此基础上,计算分析了势能项的作用。计算结果表明:隔热油管隔热性能越好,注汽流量越大,越不应忽略重力势能的影响。当注汽流量为23 t/h时,无论是E级还是B级隔热油管、计与不计重力项,井底蒸汽干度均相差1%左右。

油包水乳液体系水合物的形成对多相流动摩阻的影响

水合物浆液输送作为流动安全保障主要措施和天然气新型运输方法之一,其复杂的流动特性引起了学者的广泛关注。以国内首套水合物高压实验环路为依托,基于水合物生成后管路压降明显增加的现象,分析了4.5 MPa压力下,0.4、0.5、0.9、1.1 m/s四个流速下压降变化幅度,对比水合物生成前后体系摩阻系数的变化,定量表示了各个流速下颗粒存在对摩阻系数的影响。实验结果表明,流速越大,颗粒存在对于体系摩阻系数的影响越小;并且通过对比0.4和0.5 m/s的实验结果可知,在水合物浆液流动过程中,不同的流速对应着不同的液固流型,存在临界悬浮流速的概念。

涡发生器对脱硫系统除雾器性能的影响

通过数值模拟研究了平板、椭圆板、圆管、方管和三角管5种涡发生器分别安装于湿法烟气脱硫系统折流板除雾器中的除雾效率与压降。采用欧拉-拉格朗日方法分别求解气相-液相运动状态,入口流速Uin为3~6m/s,液滴直径范围2~80μm。结果表明,平板的除雾效率与压降增大最多,Uin=3m/s时,除雾效率相比无涡发生器高31.98%,压降高30Pa。平板对2μm液滴具有较高的除雾效率,最大为34.88%,比无涡发生器高20.81%。椭圆板Uin=3m/s时除雾效率比无涡发生器增加29.14%,压降升高20.47Pa。圆管、方管和三角管的总除雾效率分别高达95.05%、97.49%和96.48%。压降方面,方管为无涡发生器的4.18倍,圆管和三角管分别为2.05倍和2.79倍。另外,考察了椭圆板攻角的影响。在相同Uin下,除雾效率随着攻角的增加而增大,50°的椭圆板除雾效率为97.09%~99.15%。攻角对2μm液滴的分级除雾效率影响不大。压降随着攻角的增大而增加,Uin=4m/s时,攻角从0°增加到50°,压降从25.3Pa增加到92.78Pa。椭圆板因其迎流面积与长宽比的匹配以及流线型产生了较多涡流,具有良好的强化除雾效率效果以及较小的压降。

圆管内粗糙壁面处微细颗粒沉积规律研究

针对固体颗粒在圆管中的沉积问题,本文采用DEM(Discrete-Element Method)描述颗粒与壁面的碰撞特征,采用湍流雷诺应力模型结合拉格朗日随机轨道模型对0.01μm^50μm的微细颗粒在壁面的沉积特性进行了研究。考查了颗粒粒径、重力、壁面位置、雷诺数Re、有效表面能、弹性模量对沉积速率的影响。结果表明:下壁面的沉积速率最大,上壁面的最小;颗粒在下壁面的沉积速率随量纲为一的弛豫时间呈V型曲线变化;当空气平均流速为0.5m/s时,颗粒小于1μm时即可忽略重力的影响,并且随着空气流速的增大,需要考虑颗粒重力的临界直径会逐渐增大;颗粒的粘附/反弹特征对沉积有很大影响,有效表面能越大,沉积速率越大;有效弹性模量越大,沉积速率越小;当颗粒小于10μm时,沉积速率随雷诺数Re的增大而增大;当颗粒大于等于10μm时,沉积速率随雷诺数Re的增大而减小。